PWM Switching Scheme Application in Controlled Stand-alone Photovoltaic System in Rwanda

摘要

本文针对卢旺达离网区域的非寄宿学校研究了一种可控的离网型光伏发电系统。针对卢旺达的实际情况,本文中采集了卢旺达不同地区的光照强度和温度的数据,以此作为建模仿真的依据。本文对离网型光伏发电系统的研究主要分为三个部分:光伏阵列伏安特性、最大功率点跟踪以及能量管理系统的控制。首先,将光伏发电阵列(输出为boost变换器)、储能电池和直流负载通过直流母线连接起来统一起来组成能量管理系统。为了实现三者的连接,本文提出一种基于电压滞环的控制方法从而将直流母线的电压控制在所需范围内,以此来控制整个能量管理系统中的能量流动。接着为了满足储能电池的充电和放电的条件,将储能电池通过一个双向DC-DC变换器连接到直流母线上,并研究了其控制方法,以便实现储能电池的充放电控制。研究了储能电池的特性参数和动态效应,并在仿真中使用电容和电阻的串并联模型来模拟真实储能电池的特性参数以满足仿真效果。由于实际中的储能电池的充放电过程是需要很长时间的,而在仿真中,为了方便起见,用1秒钟的仿真时间来代替实际时间的30分钟。研究并使用扰动观察法作为此离网型光伏发电系统的最大功率点跟踪方法,而功率开关器件的开断时序信号则通过PWM控制来产生,最后采用PSCAD仿真软件对上述所述的各项控制方法进行了仿真和验证。